DE10130670A1

DE10130670A1 - Reactor for heterogeneous catalytic reactions and processes using this reactor

Info

Publication number: DE10130670A1
Application number: DE2001130670
Authority: DE
Inventors: Uwe Stabel; Eberhard Birnbaum; Farid Rizk; Gottfried Schlichthaerle
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 2001-06-28
Filing date: 2001-06-28
Publication date: 2003-01-23
Also published as: WO2003002245A1

Abstract

The invention relates to the implementation of heterogeneous catalytic reactions in a moving-bed reactor. Expansion volumes for the catalyst are provided in the defining walls of the catalyst bed, said volumes being easily created by means of at least two graduated conical-or polygonal-frustrum-shaped walls. Said implementation reduces the catalyst abrasion and avoids damaging the catalyst screens.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Reaktor für heterogenkatalytische Reaktionen und ein Verfahren unter Verwendung dieses Reaktors. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen Radialstromreaktor für heterogenkatalytische Reaktionen, einen Reaktor, bei dem der Katalysator durch die Reaktionszone bewegt wird (sogenannter "Wanderbettreaktor"), und heterogen katalysierte Gasphasenreaktionen, insbesondere adiabat durchgeführte Verfahren, und ein adiabates Verfahren zur Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen unter Verwendung eines derartigen Wanderbettreaktors. The present invention relates to a reactor for heterogeneous catalytic reactions and a method using this Reactor. In particular, the present invention relates to a Radial current reactor for heterogeneous catalytic reactions, one Reactor in which the catalyst moves through the reaction zone becomes (so-called "moving bed reactor"), and heterogeneous catalyzed gas phase reactions, in particular carried out adiabatically Process, and an adiabatic process for the dehydrogenation of Hydrocarbons using such Moving bed reactor.

Reaktoren und insbesondere auch Wanderbettreaktoren für heterogenkatalytische Reaktionen sind bekannt. Wanderbettreaktoren werden vor allem in solchen Verfahren eingesetzt, bei denen eine signifikante Verschlechterung der katalytischen Eigenschaften des Katalysators (beispielsweise Verlust an Aktivität und/oder Selektivität) in vergleichsweise kurzer Zeit eintritt. Der Katalysator wird in den Wanderbettreaktor eingeführt, wo er durch die Reaktionszone bewegt wird und die im Reaktor durchgeführte Reaktion katalysiert, wobei sich seine katalytischen Eigenschaften verschlechtern. Der Katalysator wird am Ausgang des Reaktors aus diesem entnommen. Vorteilhafterweise werden, sofern im Einzelfall möglich, seine anfänglichen guten katalytischen Eigenschaften durch Regenerierung wieder hergestellt, worauf der Katalysator wieder von neuem in den Wanderbettreaktor eingeführt werden kann. Reactors and especially moving bed reactors for heterogeneous catalytic reactions are known. Moving bed reactors are mainly used in processes in which a significant deterioration in the catalytic properties of the Catalyst (e.g. loss of activity and / or Selectivity) occurs in a comparatively short time. The catalyst is introduced into the moving bed reactor, where it passes through the Reaction zone is moved and the reaction carried out in the reactor catalyzes, changing its catalytic properties deteriorate. The catalyst turns off at the outlet of the reactor taken from this. Advantageously, if in individual cases possible its initial good catalytic properties restored by regeneration, whereupon the catalyst can be reintroduced into the moving bed reactor.

Der Begriff "Wanderbettreaktor" ("moving bed reactor") wird im Rahmen dieser Erfindung auch zur Abgrenzung von Wirbelbettreaktoren ("fluidized bed reactor") gebraucht. Unter einem Wirbelbettreaktor ist ein Reaktor zu verstehen, in dem vergleichsweise fein verteilter Katalysator vom fluiden Reaktionsmedium fluidisiert wird, sich also mit dem und durch das Reaktionsmedium bewegt. Der feste und der gasförmige oder flüssige Inhalt eines Wirbelbettreaktors weist idealerweise jeweils die Verweilzeitverteilung in einem idealen Rührkessels auf, und idealerweise ist der inhalt jedes einzelnen Volumenelements der Reaktionszone völlig identisch zusammengesetzt. Beim Wanderbettreaktor dagegen sind die Bewegungen oder Strömungen des festen, in der Regel stückigen Katalysators und des fluiden Reaktionsmediums im wesentlichen entkoppelt. Der Katalysator wird durch den Reaktor bewegt, beispielsweise durch Schwerkraft innerhalb eines von für das Reaktionsmedium durchlässigen Wänden begrenzten vertikalen Behälters oder auf einem durch einen Motor bewegten horizontalen und für das Reaktionsmedium durchlässigen Band liegend. Der Katalysator bewegt sich in einem Wanderbettreaktor idealerweise mit der Verweilzeitcharakteristik in einem idealen Strömungsrohr durch den Reaktor. Das Reaktionsmedium durchströmt den Katalysator, im Normalfall wird er dabei durch diese Durchströmung nicht wesentlich bewegt. Für das Reaktionsmedium ist im Wanderbettreaktor sowohl eine Rührkessel-Verweilzeitcharakteristik als auch eine Strömungsrohr-Verweilzeitcharakteristik technisch realisierbar. The term "moving bed reactor" is used in the Within the scope of this invention also for the delimitation of Fluidized bed reactor used. Under a Fluid bed reactor is to be understood as a comparative reactor finely divided catalyst from the fluid reaction medium is fluidized, ie with and through the reaction medium emotional. The solid and the gaseous or liquid content of a The fluidized bed reactor ideally shows that Residence time distribution in an ideal stirred tank, and ideally is the content of each volume element of the reaction zone composed completely identical. In contrast, with the moving bed reactor are the movements or currents of the fixed, usually lumpy catalyst and the fluid reaction medium in the essentially decoupled. The catalyst is through the reactor moved, for example by gravity within one of for vertical walls permeable to the reaction medium Container or on a horizontal moving by a motor and lying band permeable to the reaction medium. The Catalyst ideally moves in a moving bed reactor the residence time characteristics in an ideal flow tube through the reactor. The reaction medium flows through the This flow does not normally become a catalyst significantly moved. For the reaction medium is in Moving bed reactor both a stirred tank residence time characteristic as well a flow tube dwell time characteristic technically realizable.

Der Vorteil von Wanderbettreaktoren ist, dass auch dann, wenn der Katalysator regelmäßig und vergleichsweise häufig regeneriert werden muss, die Reaktion selbst kontinuierlich geführt werden kann. Bei Durchführung derselben Reaktion am selben Katalysator in einem konventionellen Festbettreaktor müsste stattdessen die Reaktion für die Regenerierung regelmäßig und vergleichsweise häufig unterbrochen werden. Wanderbettreaktoren müssen jedoch mit Katalysatoren betrieben werden, die den mechanischen Beanspruchungen im Wanderbett standhalten, und werden in aller Regel adiabat betrieben, da die Anordnung von Kühl- oder Heizeinrichtungen im bewegten Katalysatorbett in den meisten Fällen die Bewegung des Katalysators behindern oder gar verhindern würde. The advantage of moving bed reactors is that even if the Catalyst regenerated regularly and comparatively often the reaction itself must be carried out continuously can. When performing the same reaction on the same catalyst in a conventional fixed bed reactor, the Reaction for regeneration regularly and comparatively frequently interrupted. However, moving bed reactors have to be included Catalysts are operated, the mechanical Withstand stresses in the moving bed, and are usually operated adiabatic since the arrangement of cooling or Heaters in the moving catalyst bed in most cases Would hinder or even prevent movement of the catalyst.

Reaktionen, die typischerweise in Wanderbettreaktoren durchgeführt werden, sind meist solche, in denen der Katalysator durch Bildung von Ablagerungen darauf allmählich seine Aktivität verliert. Beispielsweise können durch unerwünschte Nebenreaktionen am Katalysator Substanzen gebildet werden, die unter den Reaktionsbedingungen nicht flüchtig sind und sich deshalb auf dem Katalysator oder in seinem Porensystem ansammeln und allmählich dessen katalytisch aktive Zentren blockieren. Der Katalysator desaktiviert. Reactions typically found in moving bed reactors are usually carried out in which the catalyst passes through Deposits gradually build up on its activity loses. For example, by undesirable side reactions substances are formed on the catalyst, which are among the Reaction conditions are not volatile and therefore on the Catalyst or accumulate in its pore system and gradually block its catalytically active centers. The catalyst deactivated.

Beispiele für derartige Reaktionen sind die katalytische Dehydrierung von Alkanen zu Olefinen und die Reformierung von Kohlenwasserstoffen, bei denen jeweils der Katalysator durch Koksablagerungen desaktiviert. Examples of such reactions are the catalytic ones Dehydrogenation of alkanes to olefins and the reforming of Hydrocarbons, each with the catalyst Coke deposits deactivated.

US-A-5,406,014 enthält eine Übersicht über verschiedene technische Verfahren zur katalytischen Dehydrierung von Alkanen und lehrt Maßnahmen, um die bei derartigen Verfahren auftretenden Materialkorrosionsprobleme im Reaktor zu überwinden. US-A-5,406,014 contains an overview of various Technical processes for the catalytic dehydrogenation of alkanes and teaches measures to help those involved in such procedures Overcoming material corrosion problems in the reactor.

Abb. 1 stellt einen vereinfachten Längsschnitt durch eine grundlegende Bauform eines bekannten Wanderbettreaktors für heterogenkatalysierte Gasphasenreaktionen dar, wie sie beispielsweise neben der Verwendung eines solchen Reaktors für Reformierreaktionen in US-A-3,647,680 offenbart wird. Der Katalysator befindet sich in einem Katalysatorbett 5 der Form eines Hohlzylinders, das von zwei ineinandergestellten, zylinderförmigen perforierten Katalysatorkörben 10 und 20 (Begrenzungswände des Katalysatorbetts werden üblicherweise als "Katalysatorkörbe" oder englisch "screens" bezeichnet) von unterschiedlichem Durchmesser begrenzt wird. Der stückige Katalysator bewegt sich aufgrund seiner Rieselfähigkeit durch die Schwerkraft von oben nach unten durch das Katalysatorbett 5, wird unten an einem oder mehreren Auslässen (zwei Auslässe 4 und 4' sind dargestellt) daraus entnommen, einer Regenerierung zugeführt, und regenerierter Katalysator wird oben an einem oder mehreren Einlässen (zwei Einlässe 2 und 2' sind dargestellt) wieder aufgegeben. Die beiden Katalysatorkörbe befinden sich innerhalb eines zylindrischen, von einer Reaktorwand 30 begrenzten Reaktors, so dass innerhalb und vom inneren Katalysatorkorb ein zylindrischer Hohlraum und von und zwischen der Innenwand des Reaktors und dem äußeren Katalysatorkorb ein weiterer, hohlzylindrischer Hohlraum begrenzt wird. Das Reaktionsmedium tritt an einem Einlass 1 in den Reaktor ein, durchströmt das Katalysatorbett 5 radial von einem dieser Hohlräume in den anderen, und verläßt den Reaktor am Auslass 3. Wahlweise kann das Reaktionsmedium auch bei 3 in den Reaktor eintreten und ihn bei 1 verlassen; im einen Fall ist der Gasstrom zentrifugal und im anderen zentripetal. Fig. 1 shows a simplified longitudinal section through a basic design of a known moving bed reactor for heterogeneously catalyzed gas phase reactions, as is disclosed, for example, in addition to the use of such a reactor for reforming reactions in US Pat. No. 3,647,680. The catalyst is located in a catalyst bed 5 in the form of a hollow cylinder which is delimited by two nested, cylindrical perforated catalyst baskets 10 and 20 (boundary walls of the catalyst bed are usually referred to as "catalyst baskets" or "screens") of different diameters. The lumpy catalyst moves through gravity from top to bottom through the catalyst bed 5 due to its flowability, is removed from it at one or more outlets (two outlets 4 and 4 'are shown), fed to regeneration, and regenerated catalyst is at the top one or more inlets (two inlets 2 and 2 'are shown) again abandoned. The two catalyst baskets are located within a cylindrical reactor delimited by a reactor wall 30 , so that a cylindrical cavity is delimited within and from the inner catalyst basket and a further hollow cylindrical cavity is delimited from and between the inner wall of the reactor and the outer catalyst basket. The reaction medium enters the reactor at an inlet 1 , flows radially through the catalyst bed 5 from one of these cavities into the other, and leaves the reactor at the outlet 3 . Optionally, the reaction medium can also enter the reactor at 3 and leave it at 1; in one case the gas flow is centrifugal and in the other centripetal.

US-A-3,647,680 lehrt auch, dass mehrstufige Reaktorkaskaden verwendet werden können, durch die der Katalysator und das Reaktionsmedium schrittweise geführt werden. US-A-3,978,150 und US-A-4,869,808 lehren die Verwendung von Wanderbettreaktoren dieser Bauform zur Dehydrierung von Alkanen. US-A-5,209,908 und US-A-5,366,704 offenbaren eine Variante der grundlegenden Bauform von Wanderbettreaktoren, bei der die äußere Begrenzung des in etwa hohlzylindrischen Katalysatorbetts von der Reaktorinnenwand gebildet wird. Das Reaktionsgasgemisch wird bei dieser Bauform durch Gassammelrohre von etwa halbzylindrischer Form, die entlang der Reaktorinnenwand durch das Katalysatorbett geführt werden, entnommen oder zugeführt. US-A-3,647,680 also teaches that multi-stage reactor cascades can be used through which the catalyst and the Reaction medium are carried out step by step. US-A-3,978,150 and US-A-4,869,808 teach the use of moving bed reactors this design for the dehydrogenation of alkanes. US-A-5,209,908 and US-A-5,366,704 disclose a variant of the basic design of moving bed reactors in which the outer limit of the in about hollow cylindrical catalyst bed from the inner wall of the reactor is formed. The reaction gas mixture is in this design through gas manifolds of approximately semi-cylindrical shape that run along the inner wall of the reactor is led through the catalyst bed, removed or fed.

Ein generelles Problem bei der Durchführung von Reaktionen in Wanderbettreaktoren ist der Katalysatorabrieb, der nicht nur zu Katalysatorverlusten und zu Materialabrasion führt, sondern auch zu Verstopfungen der vergleichsweise feinen Perforationen in den Katalysatorkörben mit Katalysatorpartikeln, die in diesen Perforationen auch unerwünschte Reaktionen (z. B. Koksbildung, Reaktor-"fouling") katalysieren können. Dies ist bei Reaktionen mit starker Wärmetönung, insbesondere bei adiabater Reaktionsführung besonders gravierend, da Temperaturschwankungen vor allem beim An- oder Abfahren des Reaktors, die nicht durch Kühl- oder Heizeinrichtungen ausgeglichen werden können, und die damit verbundene thermische Expansion und Kontraktion des Katalysators und der Katalysatorkörbe - insbesondere durch unterschiedliche Expansion oder Kontraktion des inneren und des äußeren Korbs, die ja zumeist nicht dieselbe Temperatur haben oder dieselben Temperatursprünge erfahren - erhebliche mechanische Belastungen im Katalysatorbett und zwischen Katalysator und Katalysatorkörben auftreten. Dadurch wird einerseits der Katalysator gleichsam zermahlen und es entsteht Katalysatorabrieb, andererseits kann der hohe Druck auf die Katalystorkörbe auch zu erheblichen Schäden an den Katalysatorkörben führen. Dieser Effekt tritt bei Festbettreaktoren vergleichbarer Bauart ebenso auf. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Reaktor zu finden, bei dem die mechanischen Belastungen von Katalysator und Katalyatorkörben insbesondere durch Temperaturschwankungen verringert sind. A general problem when performing reactions in Moving bed reactors is the catalyst wear that is not only too Catalyst losses and material abrasion, but also to blockage of the comparatively fine perforations in the Catalyst baskets with catalyst particles in these perforations also undesirable reactions (e.g. coke formation, Reactor fouling) can catalyze. This is in reactions with strong heat, especially in the case of an adiabatic reaction particularly serious, since temperature fluctuations especially when Startup or shutdown of the reactor that are not caused by cooling or Heaters can be compensated for, and with it associated thermal expansion and contraction of the catalyst and the catalyst baskets - especially by different Expansion or contraction of the inner and outer basket, yes mostly do not have the same temperature or the same Experience jumps in temperature - considerable mechanical loads in the Catalyst bed and between the catalyst and catalyst baskets occur. On the one hand, this makes the catalyst quasi grind and there is catalyst abrasion, on the other hand the high Pressure on the catalyst baskets also causes significant damage to the Lead catalyst baskets. This effect occurs Fixed bed reactors of a similar design are also available. Task of the present The invention is therefore to find a reactor in which the mechanical loads on catalyst and catalyst baskets are reduced in particular by temperature fluctuations.

Dementsprechend wurde ein Reaktor für heterogenkatalytische Reaktionen gefunden, der dadurch gekennzeichnet ist, dass in mindestens einem Katalysatorkorb Expansionsvolumina für den Katalysator eingerichtet sind. Ebenso wurden Verfahren zur Durchführung chemischer Reaktionen unter Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors gefunden. Accordingly, a reactor for heterogeneous catalytic Reactions found, which is characterized in that at least one catalyst basket expansion volumes for the Catalyst are set up. Procedures were also carried out chemical reactions using the invention Reactor found.

Im erfindungsgemäßen Reaktor kann der Katalysator bei mechanischer Belastung, die beispielsweise durch thermische Belastung hervorgerufen wird, in die Expansionsvolumina ausweichen. Dadurch wird der sich im Katalysatorbett aufbauende Druck auf den Katalysator und die Katalysatorkörbe zumindest teilweise abgebaut, was die mechanische Belastung des Katalysators und in Folge den Katalysatorabrieb verringert. Dadurch entsteht weniger Katalysatorverlust, und auch Verstopfungen von Perforationen in den Katalysatorkörben werden verringert; ebenso werden Schäden an den Katalysatorkörben vermieden. In the reactor according to the invention, the catalyst can mechanical stress caused, for example, by thermal stress is evoked in the expansion volumes. Thereby the pressure building up in the catalyst bed is on the Catalyst and the catalyst baskets at least partially degraded what the mechanical load on the catalytic converter and consequently the Reduced catalyst wear. This creates less Catalyst loss, and also clogging of perforations in the Catalyst baskets are reduced; damage to the Avoided catalyst baskets.

Expansionsräume für den Katalysator in den Katalysatorkörben können auf sehr einfache Weise eingerichtet werden, indem am Katalysatorkorb auf der vom Katalysatorbett abgewandten Seite, aber mit offenem Durchgang zum Katalysatorbett mindestens ein Hohlkörper, vorzugsweise jedoch eine Vielzahl über die Gesamtfläche des Katalysatorkorbs verteilter Hohlkörper so angebracht werden, dass sie im Normalbetrieb des Reaktors teilweise leer sind also nicht automatisch durch die Schwerkraft vom Katalysator gefüllt werden. Expansion spaces for the catalyst in the catalyst baskets can be set up in a very simple way by on Catalyst basket on the side facing away from the catalyst bed, but with open passage to the catalyst bed at least one hollow body, however, preferably a plurality over the total area of the Distributed hollow body catalyst basket so that they are partially empty during normal operation of the reactor automatically filled by gravity from the catalyst.

Die Hohlkörper weisen dazu Volumenelemente auf, die räumlich oberhalb desjenigen Teils ihres Volumens, welcher im Normalbetrieb mit Katalysator gefüllt ist, liegen. Der Katalysator nimmt stets einen endlichen Teil des Volumens dieser Hohlkörper ein, da er von der Oberkante des Durchgangs im Katalysatorkorb, der zum Hohlkörper führt, mit seinem spezifischen Böschungswinkel α in den Hohlkörper rutscht. (Der Böschungswinkel α des Katalysators ist der Winkel zwischen dem Kegelmantel eines Schüttkegels, der frei auf einer ebenen Basisfläche aus den Katalysatorpartikeln aufgeschüttet wird, und der ebenen Basisfläche. Der Böschungswinkel ist stoffspezifisch und sehr einfach meßbar.) Vorzugsweise sind die Hohlkörper so geformt, dass der Katalysator bei einer Expansion des Volumens zwischen den Katalysatorkörben wieder vollständig oder zumindest teilweise aus dem Expansionsraum zurück in das eigentliche Katalyatorbett (d. h., das im Normalbetrieb des Reaktors mit Katalysator gefüllte Volumen) rutscht. For this purpose, the hollow bodies have volume elements that are spatial above that part of their volume, which in the Normal operation is filled with catalyst. The catalyst takes off always a finite part of the volume of this hollow body, because he from the top of the passage in the catalyst basket leading to Leads with its specific angle of repose α in the hollow body slips. (The angle of repose α of the catalyst is the angle between the conical surface of a cone of solid that free on a flat base from the catalyst particles is filled up, and the flat base surface. The Slope angle is substance-specific and very easy to measure.) Preferably the hollow bodies are shaped so that the catalyst Expansion of the volume between the catalyst baskets again completely or at least partially from the expansion space back to the actual catalyst bed (i.e., the one in the Normal operation of the reactor filled with catalyst volume) slips.

Das Gesamtvolumen der Hohlkörper, das im Normalbetrieb nicht mit Katalysator gefüllt ist, wird im Normalfall so bemessen, dass es mindestens so groß ist wie der Volumenschwund des eigentlichen Katalysatorbetts beim größten zu erwartenden Temperatursprung nach unten. The total volume of the hollow body, which is not included in normal operation Catalyst is filled, is usually dimensioned so that it is at least as large as the volume shrinkage of the actual one Catalyst bed at the largest temperature jump to be expected downward.

Die Hohlkörper sind für das Reaktionsgasgemisch wahlweise durchlässig oder nicht. Sofern sie ausreichend groß dimensioniert sind, so dass auch bei einer starken Volumenkontraktion des Katalysatorbetts kein Katalysator aus den Hohlkörpern rutschen kann, oder alternativ im Reaktor Vorrichtungen zum Sammeln derartig "übergeströmten" Katalysators vorgesehen werden, können die Hohlkörper nach oben offen sein. The hollow bodies are optional for the reaction gas mixture permeable or not. Unless they are large enough are, so that even with a strong volume contraction of the Catalyst bed no catalyst can slip out of the hollow bodies, or alternatively in the reactor devices for collecting such "overflowed" catalyst can be provided, the The hollow body must be open at the top.

Beispiele für derartige Hohlkörper sind waagrecht oder bevorzugt schräg nach oben am Katalysatorkorb angesetzte Rohre oder Kästen mit offenem Durchgang zum Katalysatorbett. Eine weitere Ausführungsform sind horizontale, ganz oder teilweise umlaufende Ausschnitte im Katalysatorkorb, vor die in der Art eines Balkons, vorzugsweise mit zum Katalysatorbett geneigten Boden, Profile gesetzt sind, die den Expansionsraum zur Verfügung stellen, aber den Katalysator daran hindern, frei auszuströmen. Examples of such hollow bodies are horizontal or preferred Pipes or boxes attached diagonally upwards to the catalyst basket with an open passage to the catalyst bed. Another Embodiments are horizontal, wholly or partially revolving Excerpts in the catalyst basket, in front of those in the manner of a balcony, preferably with a sloping floor, profiles are set that provide the expansion space, however prevent the catalyst from flowing freely.

Im allgemeinen sind die Durchmesser oder die kleinsten Abstände zwischen Begrenzungen dieser offenen Durchgänge größer als das vierfache, vorzugsweise mindestens das zehnfache der größten Hauptabmessung eines einzelnen Katalysatorpartikels. Bei kugelförmigen Katalysatorpartikeln mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm kann beispielsweise ein kleinster offener Durchgang von 30 mm oder 60 mm gewählt werden. Generally, the diameters are or the smallest distances between boundaries of these open passageways larger than that four times, preferably at least ten times the largest Main dimension of a single catalyst particle. at spherical catalyst particles with a diameter of 2 to 3 mm, for example, a smallest open passage of 30 mm or 60 mm can be selected.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird mindestens eine Begrenzung des Katalysatorbetts durch mindestens zwei gestaffelte kegel- oder vieleckstumpfförmige Wände gebildet wird, zwischen denen ein offener Durchgang besteht. Vorzugsweise werden mehr als zwei derartige kegelstumpfförmige gestaffelte Wände verwendet, zwischen denen jeweils ein offener Durchgang besteht. Im folgenden werden die Auslegungsprinzipien für diese bevorzugte Ausführungsform detailliert dargestellt, die Prinzipien gelten jedoch genauso für den allgemeinen Fall von Katalysatorkörben mit Expansionsvolumina. In a preferred embodiment, at least one Limitation of the catalyst bed by at least two staggered cone-shaped or polygonal-shaped walls is formed between who have an open passage. Preferably more than used two such frusto-conical staggered walls, between which there is an open passage. in the The following are the design principles preferred for this Embodiment shown in detail, but the principles apply as well for the general case of catalyst baskets Expansion volumes.

Abb. 2 zeigt einen vereinfachten Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Reaktor in einer grundlegenden Bauform mit mehreren - nicht unbedingt maßstabsgetreu dargestellten - kegelstumpfförmigen gestaffelten Wänden (z. B. 40, 40'), der bis auf den inneren Katalysatorkorb mit dem in Abb. 1 dargestellten bekannten Reaktor identisch ist; gleiche Bezugszeichen bezeichnen identische Teile der abgebildeten Reaktoren. Dargestellt ist ein Wanderbettreaktor, das dargestellte erfindungsgemäße Prinzip gilt jedoch ebenso für bauartgleiche Festbettreaktoren, bei denen jedoch keine Aus- und Einlässe für den kontinuierlich durch den Reaktor bewegten Katalysator vorhanden sind. Abb. 3 zeigt einen ebenso vereinfachten Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Reaktors, bei der das Reaktionsgasgemisch am Boden des Reaktors eingeleitet wird. Fig. 2 shows a simplified longitudinal section through a reactor according to the invention in a basic design with several truncated-cone-shaped walls (e.g. 40, 40 '), which are not necessarily drawn to scale, except for the inner catalyst basket with the one shown in Fig. 1 known reactor is identical; the same reference numerals designate identical parts of the reactors shown. A moving bed reactor is shown, but the principle according to the invention also applies to fixed bed reactors of the same type, but in which there are no outlets and inlets for the catalyst which is continuously moved through the reactor. Fig. 3 shows an equally simplified longitudinal section through another embodiment of the reactor according to the invention, in which the reaction gas mixture is introduced at the bottom of the reactor.

Die innere Begrenzung des Katalysatorbetts, also der innere Katalysatorkorb, im dargestellten, erfindungsgemäßen Reaktor wird durch gestaffelt angeordnete kegel- oder vieleckstumpfförmige Wände 40 gebildet (im Folgenden zur Vereinfachung als "Konus" oder in der Mehrzahl "Konen" bezeichnet). Unter "Vieleckstumpf" wird im Rahmen dieser Erfindung ein dreidimensionaler geometrischer Körper verstanden, der ein Vieleck mit drei oder mehr Ecken als Bodenfläche aufweist, und dessen außerhalb der Bodenfläche liegende Spitze abgeschnitten ist. Ein "Dreieckstumpf" ist demgemäß ein Tetraederstumpf, ein "Viereckstumpf" ein Pyramidenstumpf, usw., und ein Kegelstumpf mit seiner kreisförmigen Grundfläche entspricht einem Vieleckstumpf mit unendlich vielen Ecken. The inner boundary of the catalyst bed, that is to say the inner catalyst basket, in the reactor according to the invention shown is formed by staggered conical or truncated-polygonal walls 40 (hereinafter referred to as "cones" or in the plural "cones" for simplification). In the context of this invention, “polygon stump” is understood to mean a three-dimensional geometric body which has a polygon with three or more corners as the base surface and whose tip lying outside the base surface is cut off. A "triangular stump" is accordingly a tetrahedral stump, a "quadrangular stump" a pyramid stump, etc., and a truncated cone with its circular base corresponds to a polygonal stump with an infinite number of corners.

Die Konen 40 sind für das Reaktionsmedium durchlässig oder undurchlässig. Die Durchlässigkeit wird, sofern gewünscht, durch Perforationen oder Öffnungen in den Wänden der Konen 40 erreicht, beispielsweise durch Schlitze, Perforationen oder Löcher. Die Größe der Perforationen oder Öffnungen in den Konuswänden wird so gewählt, dass Katalysatorpartikel nicht hindurchtreten können, vorzugsweise ist die größte lichte Weite der Öffnungen höchstens halb so groß wie die kleinste Hauptabmessung (die Ausdehnung eines geometrischen Körpers in eine von drei senkrecht aufeinander stehenden Raumrichtungen) eines Einzelpartikels des verwendeten partikelförmigen Katalysators (z. B. Durchmesser bei kugel- oder strangförmigen Partikeln oder Höhe bei Katalysatortabletten). Vorzugsweise sind die Konen für das Reaktionsmedium undurchlässig; auf diese Weise wird das Reaktionsmedium zwischen den Konen in das und/oder aus dem Katalysatorbett geführt. Bei dieser Ausführungsform gibt es keine Perforationen oder Schlitze mehr, die mit Katalysatorabrieb verstopfen können, was das Verstopfungsproblem vollständig verhindert. The cones 40 are permeable or impermeable to the reaction medium. Permeability is achieved, if desired, through perforations or openings in the walls of the cones 40 , for example through slits, perforations or holes. The size of the perforations or openings in the cone walls is chosen so that catalyst particles cannot pass through, preferably the largest clear width of the openings is at most half the size of the smallest main dimension (the extension of a geometric body in one of three perpendicular spatial directions) a single particle of the particulate catalyst used (e.g. diameter in the case of spherical or strand-shaped particles or height in the case of catalyst tablets). The cones are preferably impermeable to the reaction medium; in this way the reaction medium between the cones is led into and / or out of the catalyst bed. In this embodiment, there are no perforations or slits that can clog with catalyst abrasion, which completely prevents the clogging problem.

Der äußere Katalysatorkorb kann in völlig analoger Weise ebenfalls mit Exansionsvolumina ausgeführt werden. Insbesondere und vorzugsweise kann er ebenso wie der innere Katalysatorkorb in Form mindestens zweier gestaffelter Konen ausgeführt werden. Es ist ebenso möglich, nur einen - erfindungsgemäß ausgeführten - Katalysatorkorb zu verwenden, und das Reaktionsgasgemisch durch perforierte Hohlkörper wie beispielsweise Rohre, die im Katalysatorbett liegen, entweder in das Katalysatorbett einzuführen oder daraus abzuziehen. The outer catalyst basket can be in a completely analogous manner can also be carried out with expansion volumes. In particular and preferably it can be in the same way as the inner catalyst basket Form of at least two staggered cones. It is also possible, only one - designed according to the invention - To use the catalyst basket and the reaction gas mixture perforated hollow bodies such as pipes that in Catalyst bed are either inserted into the catalyst bed or deduct from it.

Die Konen werden im Reaktor so angeordnet, dass bei Konen, die zur Begrenzung des Katalysatorbetts nach innen dienen, die kleinere Öffnung nach oben zeigt und bei Konen, die zur Begrenzung des Katalyatorbetts nach außen dienen, die größere Öffnung nach oben zeigt. Sie werden gestaffelt angeordnet. Unter gestaffelter Anordnung ist eine Anordnung zu verstehen, bei der die Oberkante eines Konus mindestens so hoch unter- oder innerhalb des darüberliegenden Konus angeordnet ist, dass der im Katalysatorbett befindliche Katalysator nicht stetig über diese Oberkante fließt. Dies ist im Einzelfall vom Abstand von Ober- und Unterkante und dem Böschungswinkel α des für die im Reaktor durchgeführte Reaktion verwendeten Katalysators abhängig. Genau gesagt: Die Oberkante des unteren Konus 40' muss mindestens auf der Höhe der Mantelfläche eines auf der Spitze stehenden gedachten Kegels liegen, der an der Unterkante des oberen Konus 40 rundum anliegt und einen Winkel zwischen Kegelmantel und zentraler Kegelachse von 90° - α aufweist. Für Vieleckstümpfe gilt entsprechend, dass der gedachte auf der Spitze stehende Kegel die Punkte auf der Basisfläche des Vieleckstumpfs einschließt, die dem kleinstmöglichen Durchmesser dieser Basisfläche des Vieleckstumpfs entsprechen. Wenn die Oberkante des unteren Kegels 40' tiefer liegen würde, würde stetig Katalysator über diese Oberkante in den zentralen Innenraum oder den äußeren Ringraum des Reaktors strömen, was ihn im allgemeinen der Reaktion unerwünscht schnell entzieht. The cones are arranged in the reactor in such a way that for cones which serve to limit the catalyst bed inwards, the smaller opening points upwards and for cones which serve to limit the catalyst bed outwards the larger opening points upwards. They are arranged in stages. A staggered arrangement is understood to mean an arrangement in which the upper edge of a cone is arranged at least as high below or within the cone above that the catalyst located in the catalyst bed does not flow continuously over this upper edge. In individual cases, this depends on the distance from the top and bottom edges and the angle of repose α of the catalyst used for the reaction carried out in the reactor. Strictly speaking: The upper edge of the lower cone 40 'must lie at least at the level of the lateral surface of an imaginary cone standing on the tip, which lies all around on the lower edge of the upper cone 40 and has an angle between the cone jacket and the central cone axis of 90 ° - α , For polygon stumps, the cone standing on the tip includes the points on the base surface of the polygon stump that correspond to the smallest possible diameter of this base surface of the polygon stump. If the upper edge of the lower cone 40 'were lower, catalyst would continuously flow over this upper edge into the central interior or the outer annular space of the reactor, which generally undesirably removes it from the reaction.

Vorzugsweise liegt die Oberkante jedes Konus (mit Ausnahme des obersten) mindestens auf der Höhe der Unterkante des darüberliegenden Konus. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform liegt die Oberkante jedes Konus (mit Ausnahme des obersten) oberhalb der Höhe der Unterkante des darüberliegenden Konus, es existiert also eine gewisse Höhenüberlappung der Konen. The upper edge of each cone (with the exception of the uppermost) at least at the level of the lower edge of the cone above. In a particularly preferred embodiment is the top edge of each cone (except the top one) above the height of the lower edge of the cone above it there is a certain height overlap of the cones.

Im allgemeinen stört es den Betrieb des erfindungsgemäßen Reaktors nicht, wenn in bestimmten Betriebszuständen - beispielsweise beim Erwärmen des Reaktors - eine gewisse Menge Katalysator über die Oberkante einzelner oder aller Konen in den zentralen Innenraum des Reaktors strömt. Die untere Begrenzung 50 des zentralen Innenraums kann als Kegel mit der Spitze nach oben ausgebildet werden dessen Basis an die Oberkante des untersten Konus anschließt, wodurch weiter oben überströmender Katalysator wieder in den Hohlraum zwischen dem untersten und dem zweituntersten Konus zurückgeführt wird, etwa wie in Abb. 3 dargestellt ist. In der in Abb. 3 dargestellten Ausführungsform ist dieser Kegel allerdings mit einer Öffnung für das Reaktionsgasgemisch versehen, die dann, wenn das Reaktionsgasgemisches an anderer Stelle in den Reaktor eingeführt wird, natürlich durch die Kegelspitze geschlossen ist. Es ist ebenso möglich, die untere Begrenzung 50 als auf der Spitze stehenden Kegel auszubilden, an dessen Spitze analog zu den Katalysatorauslässen 4 4' der übergelaufene Katalysator abgenommen wird; gegebenenfalls ist auch eine analoge Konstruktion für den äußeren Ringraum des Reaktors um den äußeren Katalysatorkorb vorzusehen. In diesen Fällen kann die untere Begrenzung 50 auch unterhalb der Oberkante des untersten Konus angeordnet sein. In general, it does not interfere with the operation of the reactor according to the invention if, in certain operating states - for example when the reactor is being heated - a certain amount of catalyst flows into the central interior of the reactor via the top edge of individual or all cones. The lower boundary 50 of the central interior can be designed as a cone with the tip facing upwards, the base of which adjoins the upper edge of the lowest cone, as a result of which catalyst overflowing further up is returned to the cavity between the lowest and the second lowest cone, as shown in FIG . 3 is shown. In the embodiment shown in Fig. 3, however, this cone is provided with an opening for the reaction gas mixture, which, of course, is closed by the cone tip when the reaction gas mixture is introduced at another point in the reactor. It is also possible to design the lower boundary 50 as a cone standing on the tip, at the tip of which the overflowed catalyst is removed analogously to the catalyst outlets 4 4 '; if necessary, a similar construction for the outer annular space of the reactor around the outer catalyst basket is also to be provided. In these cases, the lower limit 50 can also be arranged below the upper edge of the lowest cone.

Die Länge der Konen (also die Höhe des Kegel- oder n-Eck- Stumpfs), die Höhenüberlappung der Konen, der Konuswinkel κ (der Konuswinkel ist der Winkel, den der entsprechende Kegelstumpfmantel mit der zentralen Achse des Kegelstumpfs bildet, oder der größte analoge Winkel eines Vieleckstumpfs) der Konen und damit verbunden ihre oberen und unteren Öffnungsquerschnitte sowie der Abstand der Konen voneinander werden so gewählt, dass der für die im Reaktor durchgeführte Reaktion verwendete Katalysator bei den bei dieser Reaktion auftretenden Temperaturerhöhungen (Normalbetrieb, An- und Abfahren und bei Betriebsstörungen) ein ausreichendes Expansionsvolumen in den offenen Durchgängen zwischen den Konen hat, ohne über die Oberkanten der Konen überzulaufen, und so, dass der Katalysator bei entsprechenden Temperaturschwankungen in das Expansionsvolumen einströmen und auch wieder daraus zurückströmen kann. The length of the cones (i.e. the height of the cone or n-corner Stumps), the height overlap of the cones, the cone angle κ (the Cone angle is the angle that the corresponding one Truncated cone with the central axis of the truncated cone, or the largest analog angle of a polygon stump) of the cones and thus connected their upper and lower opening cross sections as well as the The distance between the cones is chosen so that the for the Reaction carried out in the reactor used catalyst in the temperature increases occurring during this reaction (Normal operation, start-up and shutdown and in case of malfunctions) sufficient expansion volume in the open passages between the Konen has, without overflowing the top of the cones, and so that the catalyst with corresponding temperature fluctuations flow into and out of the expansion volume can flow back.

Die Länge der Konen und damit auch ihre Anzahl wird so gewählt, dass eine ausreichende Anzahl an Öffnungen zwischen zwei Konen für die Expansion des Katalyators zur Verfügung steht. Ein Katalysator, der eine hohe innere Reibung der Katalysatorpartikel (also eine hohe Reibung der Partikel aufeinander) aufweist, benötigt eine höhere Anzahl von Durchgängen zwischen einzelnen Konen, also auch eine höhere Anzahl Konen, verglichen mit einem Katalysator, der eine niedrige innere Reibung aufweist. Die mindestens notwendige Anzahl von Konen in einem Katalysatorkorb ist zwei. Im allgemeinen wird für einen typischen Reaktorkorb eines industriellen Reaktors allerdings eine Vielzahl von Konen verwendet, beispielsweise mindestens 10, vorzugsweise mindestens 50, und in besonders bevorzugter Weise mindestens 100 Konen. The length of the cones and thus their number is chosen so that there is a sufficient number of openings between two cones is available for the expansion of the catalyst. On Catalyst, which has a high internal friction of the catalyst particles (i.e. high friction between the particles), requires a higher number of passes between individual cones, also a higher number of cones, compared to one Catalyst that has low internal friction. The least necessary number of cones in a catalyst basket is two. in the general is one for a typical reactor basket industrial reactor, however, uses a variety of cones, for example at least 10, preferably at least 50, and in particularly preferably at least 100 cones.

Die Länge der Konen ergibt sich darüber hinaus auch durch die gewünschte Dicke des Katalyatorbetts: Ein Katalysatorbett, das über die geamte Höhe des Reaktors gleich dick ist, erfordert in Reaktorachse exakt fluchtende Konen. Wenn die Konen exakt fluchtend angeordnet werden sollen, ergibt sich ihre Länge automatisch anhand des gewählten Konuswinkels und der gewählten Höhenüberlappung. Es ist jedoch genauso möglich, die Dicke des Katalysatorbetts im erfindungsgemäßen Reaktor in Abhängigkeit der Reaktorhöhe zu verändern. In einfacher Weise wird dies durch entsprechende Wahl der Konuslänge und daher nicht exakt fluchtend angeordneten Konen erreicht. Damit können in einfacher Weise der Druckverlust und die Verweilzeit des Reaktionsgasgemisches im Katalysatorbett in Abhängigkeit von der vertikalen Lage der betreffenden Stelle im Katalysatorbett verändert werden. Es kann bei einem erfindungsgemäßen Wanderbettreaktor vorteilhaft sein, einen unteren Bereich des Katalysatorbetts am unteren Ende des Reaktors dicker zu gestalten, um einen Aktivitätsverlust des Katalysators über seine Verweilzeit im Reaktor erfahren hat, durch eine höhere Verweilzeit des Reaktionsgasgemisches in diesem unteren Bereich des Katalysatorbetts auszugleichen. The length of the cones also results from the Desired thickness of the catalyst bed: A catalyst bed that over the total height of the reactor is the same, requires in Exactly aligned cones of the reactor axis. If the cones are exactly aligned their length is automatically determined based on the selected cone angle and the selected Height overlap. However, it is also possible to change the thickness of the Catalyst bed in the reactor according to the invention depending on the To change the reactor height. This is done in a simple way appropriate choice of cone length and therefore not exactly aligned arranged cones reached. So you can easily Pressure loss and the residence time of the reaction gas mixture in the Catalyst bed depending on the vertical position of the affected point in the catalyst bed to be changed. It can at be a moving bed reactor according to the invention advantageous, one lower region of the catalyst bed at the lower end of the reactor to make it thicker in order to reduce the activity of the catalyst found out about its dwell time in the reactor by a higher one Residence time of the reaction gas mixture in this lower range to compensate for the catalyst bed.

Die Höhenüberlappung der Konen bestimmt wesentlich den zur Verfügung stehenden Expansionsraum, der gleich der Summe aller Volumenelemente ist, die jeweils von der Ebene der Oberkante eines untenliegenden, aber mit dem darüberliegenden Konus höhenüberlappenden Konus, der Ebene der Unterkante des darüberliegenden Konus und den zwischen diesen Ebenen liegenden Konusmantelflächen gebildet werden, zuzüglich der Summe derjenigen Volumenelemente, die unterhalb der Ebene der Unterkante des obenliegenden Konus aufgrund des von 0 verschiedenen Böschungswinkels α des Katalysators von Katalysator frei bleiben. Der gesamte Expansionsraum sollte mindestens so groß sein wie die Differenz der Volumenexpansion des im Reaktor befindlichen Katalysators und des eigentlichen Katalysatorbetts bei der größten beim Betrieb des Reaktors (einschließlich An- und Abfahren sowie Betriebsstörungen) auftretenden Temperaturerhöhung, aber auch mindestens so groß wie die Differenz der Volumenkontraktion des Katalysatorbetts und des im Reaktor befindlichen Katalysators bei der größten beim Betrieb des Reaktors (einschließlich An- und Abfahren sowie Betriebsstörungen) auftretenden Temperaturerniedrigung. Vorzugsweise wird das Expansionsvolumen etwas größer gewählt, beispielsweise mindestens das 1,5-fache oder mindestens das Doppelte dieser Differenzen von Volumenexpansion oder -kontraktion. Ein zu hohes Expansionsvolumen ist zwar technisch nicht von Nachteil, vergrößert den Reaktor allerdings unnötig und ist daher aus wirtschaftlicher Sicht nicht wünschenswert. The height overlap of the cones essentially determines the Available expansion space, equal to the sum of all Is volume elements, each from the level of the top of a below, but with the cone above vertically overlapping cone, the level of the lower edge of the cone above and the conical lateral surfaces between these levels are formed, plus the sum of those volume elements, the one below the level of the bottom edge of the overhead cone due to the different angle of repose α of the catalyst remain free of catalyst. The entire expansion space should be at least as large as the difference in Volume expansion of the catalyst in the reactor and the actual catalyst bed at the largest when operating the reactor (including start-up and shutdown as well as malfunctions) occurring temperature increase, but also at least as large as that Difference in the volume contraction of the catalyst bed and the im Reactor located catalyst at the largest in operation the reactor (including start-up and shutdown and Malfunctions) occurring temperature decrease. Preferably the expansion volume is chosen somewhat larger, for example at least 1.5 times or at least twice this Differences in volume expansion or contraction. Too high Expansion volume is technically not a disadvantage, enlarged the reactor, however, is unnecessary and is therefore more economical View not desirable.

Der Konuswinkel κ wird so gewählt, dass der Katalysator auf dem Konus abrutschen kann. Im Prinzip stellt sich bei der Festlegung des Konuswinkels für den erfindungsgemäßen Reaktor dasselbe Problem wie bei der Auslegung eines Auslauftrichters für ein Feststoffsilo, aus dem der gelagerte Feststoff im Massenfluss und nicht im Kernfluss zu entleeren ist: Der Konuswinkel κ wird so gewählt, dass der Katalysator auf dem Konus im Massenstrom abströmt, also Katalysatorpartikel, die direkt im Kontakt mit einem Konus sind, keine wesentlich längeren Verweilzeiten im Reaktor haben als Katalysatorpartikel in der Mitte des Katalysatorbetts. Die Lösung derartiger Auslegungsaufgaben ist Stand der Technik (siehe beispielsweise L. ter Borg: "Einfluß des Wandmaterials auf das Auslaufverhalten von Schüttgütern aus Silos", Chem.-Ing.- Techn. 58 (1986) 588-590; A. C. Molean: "Empirical Critical Flow Factor Equations", Bulk Solids Handling 6 (1986) 779-782 und A. W. Jenike: "Gravity Flow of Bulk Solids", Univ. Utah Eng. Exp. Station Bull., 108, Salt Lake City/Utah 1961). Es ist jedoch bei Anwendung der für Silo-Auslauftrichter bekannten Auslegungsregeln auf Konen im erfindungsgemäßen Reaktor zu beachten, dass ein Konus im inneren Katalysatorkorb eines erfindungsgemäßen Reaktors gegenüber einem Auslauftrichter eines Silos auf dem Kopf steht, und der Katalysator von der zentralen Achse des Konus weg- und nicht wie in einem Silo-Auslauftrichter zu ihr hin rutscht. Der in der einschlägigen Literatur üblicherweise als θ bezeichnete Neigungswinkel eines Silo-Auslauftrichters gegen die Vertikale entspricht also dem Konuswinkel κ eines Konus im äußeren Katalysatorkorb eines erfindungsgemäßen Reaktors, während der Konuswinkel κ eines Konus im inneren Katalysatorkorb eines erfindungsgemäßen Reaktors dementsprechend (180° - θ) beträgt. The cone angle κ is chosen so that the catalyst can slide on the cone. In principle, the same problem arises when determining the cone angle for the reactor according to the invention as when designing an outlet funnel for a solid silo from which the stored solid is to be emptied in the mass flow and not in the core flow: the cone angle κ is chosen so that the catalyst flows out on the cone in the mass flow, that is, catalyst particles which are in direct contact with a cone do not have significantly longer residence times in the reactor than catalyst particles in the middle of the catalyst bed. The solution to such design tasks is state of the art (see, for example, L. ter Borg: "Influence of the wall material on the runout behavior of bulk materials from silos", Chem.-Ing.-Techn. 58 ( 1986 ) 588-590; AC Molean: "Empirical Critical Flow Factor Equations ", Bulk Solids Handling 6 ( 1986 ) 779-782 and AW Jenike:" Gravity Flow of Bulk Solids ", Univ. Utah Eng. Exp. Station Bull., 108, Salt Lake City / Utah 1961 ). However, when applying the design rules known for silo discharge hoppers to cones in the reactor according to the invention, it should be noted that a cone in the inner catalyst basket of a reactor according to the invention is upside down relative to an outlet funnel of a silo, and the catalyst is away from the central axis of the cone. and does not slide towards it like in a silo discharge funnel. The angle of inclination of a silo discharge funnel, which is usually referred to in the relevant literature as vertical, corresponds to the cone angle κ of a cone in the outer catalyst basket of a reactor according to the invention, while the cone angle κ of a cone in the inner catalyst basket of a reactor according to the invention accordingly (180 ° - θ) is.

Der in der Praxis anzuwendende Neigungswinkel θ_praktisch eines einem Konus im erfindungsgemäßen Reaktor äquivalenten Silo-Auslauftrichters, der dem Winkel κ oder (180° - κ) eines äußeren oder inneren Konus im erfindungsgemäßen Reaktor, respektive, entspricht, wird höchstens so groß wie derjenige Grenzwert für den Winkel θ gewählt, bei dem der Übergang zwischen Massen- und Kernfluß beim Ausströmen des verwendeten Katalyators durch diesen einem Konus äquivalenten Silo-Auslauftrichter stattfindet. Vorzugsweise wird der Winkel θ_praktisch mindestens 3° kleiner als dieser Grenzwinkel gewählt. Dieser Grenzwinkel hängt seinerseits von dem sogenannten Wandreibungswinkel φ_w und dem sogenannten effektiven Reibungswinkel φ_e ab. Diese beiden Winkel sind für den verwendeten Katalysator und den für die Konen verwendeten Werkstoff stoffspezifische Größen, die von der inneren Reibung und der Wandreibung des Katalysators abhängen und in einfacher Weise experimentell ermittelt werden (siehe ter Borg; Molean, Jenike, l. c.). Im erfindungsgemäßen Reaktor wird dementsprechend der Konuswinkel κ eines Konus im äußeren Katalysatorkorb wie der Winkel θ_praktisch gewählt, und der Konuswinkel κ eines Konus im inneren Katalysatorkorb wie der Winkel (180° - θ_praktisch). The angle of inclination θ to be used in _practice of a silo discharge funnel equivalent to a cone in the reactor according to the invention, which corresponds to the angle κ or (180 ° - κ) of an outer or inner cone in the reactor according to the invention, respectively, becomes at most as large as that limit value chosen for the angle θ at which the transition between mass flow and core flow takes place when the catalyst used flows out through this silo discharge funnel, which is equivalent to a cone. The angle θ is preferably chosen to be _practically at least 3 ° smaller than this critical angle. This critical angle in turn depends on the so-called wall friction angle φ _w and the so-called effective friction angle φ _e . For the catalyst and the material used for the cones, these two angles are substance-specific quantities that depend on the internal friction and the wall friction of the catalyst and are determined experimentally in a simple manner (see ter Borg; Molean, Jenike, lc). Accordingly, in the reactor according to the invention, the cone angle κ of a cone in the outer catalyst basket, such as the angle θ, is _practically chosen, and the cone angle κ of a cone in the inner catalyst basket, such as the angle (180 ° - θ _practically ).

Typischwerweise beträgt der Konuswinkel κ höchstens 30°, bei Katalysatoren mit sehr hoher innerer Reibung und/oder Wandreibung auch höchstens 20° oder höchstens 15°. Es ist nicht notwendig, dass der Konuswinkel als Funktion der Konuslänge konstant ist (d. h., die Konen können durchaus einzelne Abschnitte mit jeweils größerem oder geringerem Konuswinkel aufweisen, also gleichsam ihrerseits aus einzelnen Kegel- oder Vieleckstümpfen mit jeweils unterschiedlichem Konuswinkel zusammengesetzt sein), in diesem Fall wird jedoch auch der größte vorhandene Konuswinkel mindestens so klein gewählt, dass der Katalysator aus dem Konus rutschen kann. Typically, the cone angle κ is at most 30 ° at Catalysts with very high internal friction and / or wall friction also at most 20 ° or at most 15 °. It's not necessary, that the cone angle as a function of the cone length is constant (i.e., the cones can quite separate sections with each have a larger or smaller cone angle, so to speak in turn from individual truncated cones or polygonal stumps different cone angle), in this However, the largest available cone angle also falls chosen at least so small that the catalyst from the cone can slip.

Die oberen und unteren Öffnungsquerschnitte der Konen ergeben sich einerseits aus den gewählten Konuslängen, den gewählten Konuswinkeln und der gewählten Höhenüberlappung der Konen und werden andererseits durch den gewählten Reaktordurchmesser, genau gesagt, durch den gewählten Durchmesser des zentralen Reaktorinnenraums und/oder des äußeren Ringraums des Reaktors um den äußeren Katalysatorkorb bestimmt. Im allgemeinen werden dieser zentrale Innenraum und/oder der äußere Ringraum nicht größer gewählt, als für die Struktur zur Befestigung und Anordnung der Konen der inneren und/oder äußeren Katalysatorkörbe und notwendige Wartungsarbeiten (Befahren des Reaktors) notwendig ist, da ein unnötig großer Reaktor aus wirtschaftlichen Gründen nicht wünschenswert ist. Im Normalfall ist davon auszugehen, dass für das Verteilen oder Sammeln des Reaktionsmediums ein geringeres Volumen des zentralen Reaktorinnenraums oder des äußeren Ringraums notwendig wäre als diesen mechanischen und Wartungs-Anforderungen entspricht, gelegentlich können jedoch auch reaktionstechnische Anforderungen an die Geometrie des Katalysatorbetts oder Anforderungen die Verteilung oder Sammlung des Reaktionsmediums die Mindestgrößen des Reaktorinnenraums und/oder des äußeren Ringraums festlegen. Ebenso kann die Größe des zentralen Innenraums durch eine aus fertigungstechnischen Gründen maximal mögliche Bauhöhe des Reaktors bei durch die gewünschte Kapazität des Reaktors festgelegter Katalysatormenge und aus reaktionstechnischen Gründen festgelegter maximaler Dicke des Katalysatorbetts, so dass das notwenndige Volumen des Katalysatorbetts nur mit ausreichend großem Durchmesser der Katalysatorkörbe erreicht werden kann, bestimmt sein. Für die Wirkungsweise der Erfindung ist dies ohne Bedeutung. The upper and lower opening cross sections of the cones result on the one hand from the selected cone lengths, the selected Cone angles and the selected height overlap of the cones and on the other hand, by the chosen reactor diameter, exactly said by the chosen diameter of the central Reactor interior and / or the outer annulus of the reactor around outer catalyst basket determined. Generally this will central interior and / or the outer annulus not larger chosen as for the structure for attachment and arrangement of the Cones of the inner and / or outer catalyst baskets and necessary Maintenance work (driving on the reactor) is necessary as a unnecessarily large reactor for economic reasons is desirable. Normally it can be assumed that for the Distribute or collect a smaller volume of the reaction medium of the central reactor interior or the outer annulus than this would be necessary mechanical and maintenance requirements corresponds, but occasionally can also be reaction technology Requirements for the geometry of the catalyst bed or Requirements for the distribution or collection of the reaction medium Minimum sizes of the reactor interior and / or the outer annulus establish. Likewise, the size of the central interior can vary a maximum possible height for manufacturing reasons of the reactor at by the desired capacity of the reactor fixed amount of catalyst and from reaction technology Established maximum thickness of the catalyst bed so that the necessary volume of the catalyst bed is only sufficient large diameter of the catalyst baskets can be achieved be determined. This is without for the operation of the invention Importance.

Die offenen Durchgänge zwischen den Konen, also die kleinsten Abstände zwischen zwei benachbarten Konen, werden so gewählt, dass die Katalyatorpartikel bei Expansion oder Kontraktion des Katalyatorvolumens in diese offenen Durchgänge ausweichen oder wieder aus ihnen zurückfließen können. Im allgemeinen sind die offenen Durchgänge größer als das vierfache, vorzugsweise mindestens das zehnfache der größten Hauptabmessung eines einzelnen Katalysatorpartikels. Bei kugelförmigen Katalysatorpartikeln mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm kann beispielsweise ein Konusabstand von 30 mm oder 60 mm gewählt werden. The open passages between the cones, i.e. the smallest Distances between two adjacent cones are chosen so that the catalyst particles upon expansion or contraction of the Dodge the catalyst volume in these open passages or again can flow back out of them. Generally the open ones Runs greater than four times, preferably at least that ten times the largest major dimension of an individual Catalyst particle. With spherical catalyst particles with a Diameters of 2 to 3 mm can, for example, be a cone spacing of 30 mm or 60 mm can be selected.

Die für die Festlegung von Länge und Höhenüberlappung der Konen, des Konuswinkels sowie des Abstands der Konen voneinander notwendigen Parameter werden mit einfachen Routineversuchen mit dem für die durchzuführende Reaktion verwendeten Katalysator ermittelt (bei Trägerkatalysatoren genügt für diese Versuche im Normalfall der Träger ohne Aktivmasse, da dieser die Schüttguteigenschaften des Katalysators bestimmt). Insbesondere sind der Böschungswinkel α eines Katalysator-Schüttkegels sowie der Winkel θ_praktisch des Katalysators auf dem für die Konen gewählten Material zu bestimmen oder festzulegen, und durch Messung oder Berechnung der thermischen Expansion oder Kontraktion des Katalysators und der Volumenänderung des Katalysatorbetts bei den zu erwartenden Temperatursprüngen das notwendige Expansionsvolumen. The parameters required for determining the length and height overlap of the cones, the cone angle and the spacing of the cones from one another are determined using simple routine tests with the catalyst used for the reaction to be carried out (in the case of supported catalysts, the support without active composition is normally sufficient for these tests, since this determines the bulk properties of the catalyst). In particular, the angle of repose α of a catalyst cone and the angle θ of _practically the catalyst on the material selected for the cones are to be determined or determined, and by measuring or calculating the thermal expansion or contraction of the catalyst and the volume change of the catalyst bed in the case of the expected temperature jumps the necessary expansion volume.

Die aufgezählten Konstruktionsprinzipien lassen sich völlig analog auch auf den äußeren Katalysatorkorb anwenden. Im allgemeinen wird es zumindest bei Wanderbettreaktoren genügen, wenn eine Begrenzung des Katalysatorbetts, also entweder der innere oder der äußere Katalysatorkorb erfindungsgemäß ausgeführt wird. Wenn sowohl der innere als auch der äußere Katalysatorkorb erfindungsgemäß ausgeführt werden, steht bei gleicher Gesamtbauhöhe des Reaktors ein erheblich höheres Expansionsvolumen und eine doppelt so hohe Anzahl an offenen Durchgängen für den Katalysator zur Verfügung als bei nur einem erfindungsgemäß ausgeführten Katalysatorkorb; in manchen Fällen kann daher - insbesondere bei Festbettreaktoren - der Reaktor mit zwei erfindungsgemäß ausgeführten Katalysatorkörben kompakter gebaut werden als mit nur einem. The listed construction principles can be completely apply analogously to the outer catalyst basket. In general it will suffice, at least for moving bed reactors, if one Limitation of the catalyst bed, i.e. either the inner or the outer catalyst basket is carried out according to the invention. If both the inner and the outer catalyst basket according to the invention are carried out at the same overall height of the Reactor has a significantly higher expansion volume and double that high number of open passages for the catalyst Available than with only one designed according to the invention Catalyst basket; in some cases - especially with Fixed bed reactors - the reactor with two designed according to the invention Catalyst baskets can be made more compact than with just one.

Die Konen werden mit im Reaktorbau üblichen Methoden aus im Reaktorbau üblichen Werkstoffen gefertigt, vorzugsweise aus einem Werkstoff, der unter Reaktionsbedingungen ausreichend korrosionsfest ist. Dazu werden beispielsweise Bleche zu den Konen verformt. Die Bleche werden, wenn sie für das Reaktionsmedium durchlässig sein sollen, mit Schlitzen, Perforationen oder Löchern versehen, beispielsweise durch Stanzen. Alternativ können genauso auch Drahtnetze verwendet werden, oder Stäbe können parallel an mindestens zwei Trägerringen unterschiedlichen Durchmessers befestigt werden. Die einzelnen Konen werden an einer geeigneten Stützkonstruktion befestigt, beispielsweise an mehreren senkrechten Trägern, die im zentralen Reaktorinnenraum entlang der inneren Öffnung der Konen verteilt sind, oder entsprechend außerhalb des äußeren Katalysatorkorbs entlang der äußeren Öffnung der Konen und, falls nötig, die Konen zusätzlich mit Streben stützen. Derartige Einbau-Konstruktionen in Reaktoren sind für jeden Fachmann leicht ausführbar. The cones are made using methods customary in reactor construction Reactor construction usual materials, preferably made of one Material that is sufficient under reaction conditions is corrosion resistant. For example, sheets become cones deformed. The sheets are used for the reaction medium should be permeable, with slits, perforations or holes provided, for example by punching. Alternatively, you can do the same wire nets can also be used, or rods can be connected in parallel at least two carrier rings of different diameters be attached. The individual cones are attached to a suitable one Support structure attached, for example on several vertical supports in the central reactor interior along the inner Opening of the cones are distributed, or accordingly outside the outer catalyst basket along the outer opening of the cones and, if necessary, additionally support the cones with struts. Such installation constructions in reactors are for every person skilled in the art easily executable.

Die Dicke des Katalysatorbetts, die im allgemeinen Fall dem Abstand zwischen den beiden Katalysatorkörben entspricht, wird so gewählt, dass das Reaktionsgasgemisch beim Durchtritt durch das Katalysatorbett den gewählten (d. h., dem gewünschten oder dem tolerierbaren) Druckverlust erfährt. Eine weitere Randbedingung, die der erfindungsgemäße Reaktor wiederum mit Feststoffsilos (siehe oben) gemeinsam hat, ist, dass der Katalysator im Massenstrom zwischen dem inneren und dem äußeren Katalysatorkorb strömt. Auch hier lassen sich die bekannten Auslegungsprinzipien für Feststoffsilos, hier für die Mindestauslauföffnung eines Silos, übertragen. Im allgemeinen ist der kleinste Abstand zwischen dem inneren und dem äußeren Katalysatorkorb mindestens das vierfache, vorzugsweise mindestens das zehnfache der größten Hauptabmessung eines einzelnen Katalysatorpartikels. Typischerweise wird jedoch, um die Bauhöhe des Reaktors im Rahmen zu halten, ein Abstand von mindestens dem Hundertfachen der größten Hauptabmessung eines einzelnen Katalysatorpartikels verwendet. Bei kugelförmigen Katalysatorpartikeln mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm wird beispielsweise ein Abstand der Katalysatorkörbe von 300 mm gewählt. Um die Durchmischung von Katalysatorpartikeln, die sich im Katalysatorbett in der Nähe der oder zwischen den Konen befinden, mit solchen im Inneren des Katalysatorbetts zu verbessern und so den Katalysator makroskopisch zu vereinheitlichen, kann es sinnvoll sein, Einbauten vorzusehen, die diese Durchmischung fördern; auch dies ist von Feststoffsilos her wohlbekannt. The thickness of the catalyst bed, which in the general case the The distance between the two catalyst baskets is the same chosen that the reaction gas mixture when passing through the Catalyst bed the selected (i.e., desired or tolerable) pressure loss. Another constraint the reactor of the invention in turn with solid silos (see above) has in common is that the catalyst in the Mass flow between the inner and outer catalyst basket flows. The known design principles can also be found here for solid silos, here for the minimum outlet opening Silos. Generally the smallest distance is between the inner and outer catalyst basket at least that four times, preferably at least ten times the largest Main dimension of a single catalyst particle. Typically however, in order to keep the height of the reactor within the framework Distance at least a hundred times the largest main dimension of a single catalyst particle used. With spherical Catalyst particles with a diameter of 2 to 3 mm for example, a distance between the catalyst baskets of 300 mm selected. In order to mix catalyst particles that are in the Catalyst bed located near or between the cones with those inside the catalyst bed and so on unifying the catalyst macroscopically, it can it makes sense to provide internals that promote this mixing; this is also well known from solid silos.

Die Höhe des Katalysatorbetts wird so gewählt, dass bei der gegebenen Dicke des Katalysatorbetts im Reaktor die für die gewünschte Kapazität des Reaktors und den gewünschten Umsatzgrad im Reaktor mindestens ausreichende Katalysatormenge vorhanden ist. Wie bereits erwähnt, kann die Dicke des Katalysatorbetts über seine Höhe variiert werden. The height of the catalyst bed is chosen so that the given thickness of the catalyst bed in the reactor for the desired capacity of the reactor and the desired degree of conversion in Reactor at least sufficient amount of catalyst is present. As already mentioned, the thickness of the catalyst bed can be over its height can be varied.

Der erfindungsgemäße Reaktor ist zur Durchführung von heterogenkatalysierten Reaktionen geeignet, und zwar gleichermaßen für die Durchführung von heterogenkatalysierten Reaktionen in der Flüssigphase, der Gasphase, oder der gemischten Flüssig- und Gasphase. Besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Reaktor zur Durchführung von heterogenkatalysierten Gasphasenreaktionen. Die besonderen Vorteile des erfindungsgemäßen Reaktors treten insbesondere bei Reaktionen mit hoher Wärmetönung und bei Reaktionen, die bei vergleichsweise hohen Temperaturen durchgeführt werden, auf. Ganz besonders geeignet ist der erfindungsgemäße Reaktor in seiner Ausführungsform als Wanderbettreaktor zur Durchführung heterogenkatalysierter Gasphasenreaktionen wie der Reformierung von Kohlenwasserstoffen oder der Dehydrierung von Alkan-Kohlenwasserstoffen wie Propan, Butan, Pentan, Oktan oder Ethylbenzol oder Kohlenwasserstoffgemischen zu den entsprechenden Alkenen oder Alkengemischen. The reactor according to the invention is for carrying out heterogeneously catalyzed reactions, equally for the Implementation of heterogeneously catalyzed reactions in the Liquid phase, the gas phase, or the mixed liquid and Gas phase. The reactor according to the invention is particularly suitable for Implementation of heterogeneously catalyzed gas phase reactions. The special advantages of the reactor according to the invention occur especially in reactions with high heat and reactions, which are carried out at comparatively high temperatures, on. The reactor according to the invention is very particularly suitable in its embodiment as a moving bed reactor for implementation heterogeneously catalyzed gas phase reactions such as the reforming of Hydrocarbons or the dehydrogenation of Alkane hydrocarbons such as propane, butane, pentane, octane or ethylbenzene or Hydrocarbon mixtures to the corresponding alkenes or Alkengemischen.

Zur Durchführung eines erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung des erfindungsgemäßen Reaktors wird der Katalysator in das Katalysatorbett gefüllt, und das Einsatzstoffgemisch an einem oder mehreren Einlassstutzen entweder in den zentralen Innenraum des Reaktors oder den Außenraum zwischen dem äußeren Katalysatorkorb und der Reaktorwand geleitet. Das Einsatzstoffgemisch durchströmt das Katalysatorbett radial von innen nach außen oder von außen nach innen, und das Produktgemisch wird, sofern das Einsatzstoffgemisch von innen nach außen geleitet wurde, aus dem Außenraum zwischen äußerem Katalysatorkorb und Reaktorwand, oder, sofern das Einsatzstoffgemisch von außen nach innen geleitet wurde, aus dem zentralen Reaktorinnenraum über einen oder mehrere Auslassstutzen wieder entnommen. Im Katalysatorbett ist der für die Reaktion verwendete stückige Katalysator angeordnet. Sofern der Reaktor als Wanderbettreaktor betrieben wird, wird unten am Katalysatorbett aus einem oder mehreren Katalysatorauslassstutzen Katalysator aus dem Reaktor entnommen. Oben am Katalysatorbett wird durch einen oder mehrere Katalysatoreinlassstutzen Katalysator in derselben Menge, wie sie unten entnommenen wurde, in das Katalysatorbett eingefüllt. Der Katalysator bewegt sich durch die Schwerkraft von oben nach unten durch den Reaktor. Die Entnahme und die Ergänzung kann in einzelnen Portionen, in bestimmten zeitlichen Abständen oder nach Bedarf, z. B. bei Unterschreiten einer bestimmten Mindestaktivität, oder auch kontinuierlich erfolgen. Der unten entnommene Katalysator wird üblicherweise entweder regeneriert oder in einem weiteren Reaktor einer mehrstufigen Reaktorkaskade eingesetzt, in Einzelfällen, beispielsweise, wenn er nicht mehr regenerierbar ist, muss er auch entsorgt werden. Über die unten pro Zeiteinheit entnommene Katalysatormenge wird die mittlere Verweilzeit des Katalyators im Reaktor eingestellt, diese mittlere Verweilzeit wird so gewählt, dass die katalytischen Eigenschaften der Katalyatorfüllung insgesamt oberhalb reaktionsspezifischer, befriedigender Werte liegen. Verschlechtert sich beispielsweise die Aktivität des Katalysators mit seiner Verweilzeit, wird die Verweilzeit so eingestellt, dass im Reaktor der gewünschte Mindestumsatz bei der angewendeten Reaktionstemperatur erreicht wird. To carry out a method according to the invention under Using the reactor of the invention, the catalyst in the Filled catalyst bed, and the feed mixture at one or several inlet ports either in the central interior of the reactor or the outside space between the outside Catalyst basket and the reactor wall passed. The feed mixture flows through the catalyst bed radially from the inside out or from outside inside, and the product mixture, if that Feed mixture was passed from the inside out, from which Outer space between the outer catalyst basket and the reactor wall, or, provided the feed mixture is passed from the outside in from the central reactor interior via one or more The outlet port was removed again. In the catalyst bed it is for lumpy catalyst used in the reaction. Provided the reactor is operated as a moving bed reactor is at the bottom Catalyst bed from one or more catalyst outlet ports Catalyst removed from the reactor. At the top of the catalyst bed becomes catalyst through one or more catalyst inlet ports in the same amount as that taken out below into the Filled catalyst bed. The catalyst moves through the Gravity from top to bottom through the reactor. The withdrawal and the supplement can be in individual servings, in certain intervals or as required, e.g. B. when falling below a certain minimum activity, or continuously respectively. The catalyst removed below is usually used either regenerated or in another reactor multi-stage reactor cascade used, in individual cases, for example, if it can no longer be regenerated, it must also be disposed of become. About the amount of catalyst withdrawn per unit of time below becomes the mean residence time of the catalyst in the reactor is set, this mean residence time is chosen so that the total catalytic properties of the catalyst filling are above reaction-specific, satisfactory values. For example, the activity of the catalyst deteriorates with its dwell time, the dwell time is set so that the desired minimum conversion in the reactor at the applied Reaction temperature is reached.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Duchführung chemischer Reaktionen unterscheidet sich also von bekannten, in bekannten Reaktoren vergleichbarer Bauart, aber ohne Expansionsräume für den Katalysator, durchgeführten Verfahren durch die erfindungsgemäße Konstruktion eines Katalysatorkorbs oder beider Katalysatorkörbe im verwendeten Reaktor. Maßnahmen zur Durchführung auch des erfindungsgemäßen Verfahrens sind daher bekannt, beispielsweise aus den hierin zitierten Schriften aus dem Stand der Technik, auf die hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. The method according to the invention for carrying out chemical So reactions differ from known, in known Reactors of comparable design, but without expansion rooms for the Catalyst, process carried out by the inventive Construction of a catalyst basket or both catalyst baskets in the reactor used. Measures to implement the The method according to the invention are therefore known, for example from the prior art documents cited herein to which reference is hereby expressly made.

Bevorzugte chemische Reaktionen, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren im erfindungsgemäßen Reaktor durchgeführt werden, sind die Dehydrierung von Kohlenwasserstoffen, die Erzeugung von Synthesegas und die Reformierung von Kohlenwasserstoffen, insbesondere:

- die katalytische Dehydrierung von Propan zu Propen, beispielsweise mit den aus US-A-3,584,060, US-A-3,878,131, US-A-4,438,288, US-A-4,595,673, US-A-4,716,143 oder US-A-4,827,072 bekannten oder jedem anderen dafür geeigneten Katalysator und
- die katalytische Dehydrierung von Ethylbenzol zu Styrol.

Preferred chemical reactions which are carried out with the process according to the invention in the reactor according to the invention are the dehydrogenation of hydrocarbons, the generation of synthesis gas and the reforming of hydrocarbons, in particular:

- The catalytic dehydrogenation of propane to propene, for example with or known from US-A-3,584,060, US-A-3,878,131, US-A-4,438,288, US-A-4,595,673, US-A-4,716,143 or US-A-4,827,072 any other suitable catalyst and
- The catalytic dehydrogenation of ethylbenzene to styrene.

example Determination of the length and the height overlap of the Cones, the cone angle and the spacing of the cones with one model equipment

Die Abb. 4 und 5 stellen eine einfache Modellanordnung zur experimentellen Überprüfung der gewählten Parameter (Länge und Höhenüberlappung der Konen, Konuswinkel κ, Abstand der Konen voneinander, Werkstoff) dar. Abb. 4 zeigt einen Schnitt durch einen quaderförmigen Behälter (400.300.2019 mm) mit einem Bodenauslauftrichter (Gesamthöhe 2318 mm), der aus dem für die Konen gewählten Material (hier als Beispiel V2A-Stahl) gefertigt wird. Am Boden ist ein Schieber angebracht (nicht dargestellt). Eine Wand dieses Kastens wird, wie in Abb. 4 dargestellt ist und auch in der Vorderansicht von Abb. 5 deutlich wird, von jalousieartig angeordneten rechteckigen (300.170 mm) Blechen gebildet. Die Lagen von Ober- und Unterkante dieser Bleche sind in Abb. 4 in Millimeter, gemessen ab der Behälter-Oberkante, angegeben. Der Winkel zwischen dem Blech und der Vertikalen (was dem Konuswinkel entspricht) betrug 15°, und der kleinste Abstand zwischen den Blechen (was dem offenen Durchgang zwischen den Konen entspricht) 30 mm. Fig. 4 and 5 represent a simple model arrangement for experimental testing of the selected parameters (length and height overlap of the cones, cone angle κ, distance of the cones from each other, material). Fig. 4 shows a section through a cuboid-shaped container (400.300.2019 mm ) with a bottom outlet funnel (total height 2318 mm), which is made of the material chosen for the cones (here as example V2A steel). A slider is attached to the floor (not shown). One wall of this box, as shown in Fig. 4 and also becomes clear in the front view of Fig. 5, is formed by rectangular (300,170 mm) sheets arranged in the manner of a blind. The positions of the top and bottom edge of these sheets are given in Fig. 4 in millimeters, measured from the top edge of the container. The angle between the sheet and the vertical (which corresponds to the cone angle) was 15 °, and the smallest distance between the sheets (which corresponds to the open passage between the cones) was 30 mm.

In diesen Behälter wurde bei geschlossenem Schieber bis zur Höhe der Oberkante des Auslauftrichters als Modellsubstanz ein festes poröses Alumosilikat in Form von Kugeln mit einem Durchmesser von 2 bis 3 mm, einem Böschungswinkel von 17° und einem Rutschwinkel auf einer geneigten Ebene aus V2A-Stahl von 10° (ein kommerziell erhältliches sogenanntes "Molsieb") eingefüllt. In die Mitte der Vorrichtung wurde ein Drucksensor (wassergefüllte Gewebetasche mit Schlauch) gelegt, und in Portionen von 3-4 kg wurde weiteres Molsieb in die Vorrichtung gefüllt. Der sich dadurch im Feststoffbett aufbauende Druck wurde mittels des Drucksensors gemessen, er stieg zunächst mit der Füllhöhe, aber erreichte bei einer Füllhöhe von ca. 1000 mm seinen Maximalwert von 240 mm Wassersäule. Dieser Wert bliebt aufgrund der inneren Reibung der Feststoffkugeln auch bei höheren Füllhöhen konstant. Die Füllstände zwischen den jalousieartig angeordneten Blechen waren 0-1 mm, jeweils gemessen von der Blechunterkante, und zeigten keine Abhängigkeit von der Höhe. Into this container, with the slide closed, up to the height the top edge of the discharge funnel as a model substance porous aluminosilicate in the form of spheres with a diameter of 2 to 3 mm, a slope angle of 17 ° and a slip angle on an inclined plane made of V2A steel of 10 ° (a commercial available so-called "molecular sieve") filled. In the middle of the The device was a pressure sensor (water-filled tissue bag with hose), and in portions of 3-4 kg another molecular sieve filled into the device. The thereby in Solid bed building pressure was measured using the pressure sensor measured, it initially rose with the level, but reached at one Filling height of approx. 1000 mm its maximum value of 240 mm Water column. This value remains due to the internal friction of the Solid balls are constant even at higher filling levels. The fill levels between the sheets arranged in the manner of blinds were 0-1 mm, each measured from the bottom edge of the sheet and showed none Depends on the height.

In einem weiteren Versuch ohne Drucksensor wurde in Portionen von ca. 3 kg am Schieber Feststoff aus der Vorrichtung entnommen und oben wieder eingefüllt. Der Feststoff wurde auf diese Weise vollständig umgewälzt, ohne dass sich eine Höhenabhängigkeit der Füllstände zwischen den jalousieartig angeordneten Blechen zeigte. In another experiment without a pressure sensor, portions of Approx. 3 kg of solid material are removed from the device on the slide and refilled at the top. The solid became this way completely circulated without a height dependence of the Fill levels between the sheets arranged in the manner of blinds showed.

Durch Veränderung der Länge dieser jalousieartig angeordneten Bleche, ihres Neigungswinkels, ihrer Anzahl und ihres Abstands voneinander können in einfacher Weise die entsprechenden Parameter für die Konen überprüft und optimiert werden. By changing the length of these blinds arranged Sheets, their angle of inclination, their number and their distance from each other, the corresponding can in a simple manner Parameters for the cones are checked and optimized.

Claims

1. Reactor for heterogeneous catalytic reactions, characterized in that expansion volumes for the catalyst are set up in at least one catalyst basket.

2. Reactor according to claim 1, characterized in that at least one limitation of the catalyst bed by at least two staggered conical or polygonal walls is formed, between which at least one open passage consists.

3. Reactor according to claim 2, characterized in that the staggered walls are frustoconical.

4. Reactor according to claim 2, characterized in that the Walls are impermeable even to the reaction medium.

5. Reactor according to one of claims 1 or 2, characterized characterized that the heterogeneous catalyst by the reactor is moved.

6. Process for carrying out heterogeneous catalytic chemical Reactions, characterized in that it is in the Claim 1 defined reactor is carried out.

7. The method according to claim 6, characterized in that one Propane dehydrated to propene.

8. The method according to claim 6, characterized in that Ethylbenzene dehydrated to styrene.